基于強(qiáng)度系數(shù)折減有限元法的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性敏感性分析

胡培強(qiáng) 周伏萍 黃傳勝 許濤

摘? 要：土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響因素較多，如何抓住關(guān)鍵因素篩選出潛在滑動(dòng)且安全系數(shù)相對(duì)較低的邊坡，將是提前成功治理的關(guān)鍵。該文基于強(qiáng)度系數(shù)折減有限元法，通過(guò)簡(jiǎn)化的土質(zhì)邊坡模型，計(jì)算得到不同邊坡高度、坡率、土體重度、黏聚力、內(nèi)摩擦角和地下水位等參數(shù)條件下的穩(wěn)定性系數(shù)和無(wú)因次單因素分析，從而確定最敏感的參數(shù)，為篩選潛在滑動(dòng)邊坡提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：邊坡敏感性分析;單因素分析法;穩(wěn)定性影響因子;邊坡穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TG156? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

邊坡穩(wěn)定性一直是地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)課題，與人類的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。有關(guān)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算的研究文獻(xiàn)較多，極限平衡法是相對(duì)常用的方法[1-3]，該方法無(wú)法應(yīng)用于復(fù)雜幾何形狀的邊坡，而應(yīng)力有限元法[4]和強(qiáng)度系數(shù)折減有限元法，能較好地適用于不同的幾何形狀和多種土體組合的地質(zhì)體。

基于應(yīng)力或強(qiáng)度系數(shù)折減有限元法，利用灰色關(guān)聯(lián)、正交試驗(yàn)等方法研究邊坡穩(wěn)定性影響因素[5-9]，認(rèn)為邊坡土內(nèi)摩擦角和黏聚力對(duì)穩(wěn)定性影響最大，但在研究某一個(gè)邊坡實(shí)例時(shí)認(rèn)為邊坡角度影響要大于土體屬性。雖然多因素分析方法能得到不同影響因素大小排序，但是該方法應(yīng)用于具體邊坡實(shí)例針對(duì)性不強(qiáng)，并且需要的參數(shù)較多和計(jì)算的工作量較大。該文利用簡(jiǎn)化的二維邊坡模型，采用邁達(dá)斯GTS軟件中強(qiáng)度系數(shù)折減有限元法計(jì)算不同邊坡高度、坡率、土體重度、黏聚力、內(nèi)摩擦角和地下水位等參數(shù)條件下的穩(wěn)定性系數(shù)，并進(jìn)行無(wú)因次單因素分析，得到邊坡穩(wěn)定性的影響因子敏感程度，為邊坡防治提供理論依據(jù)。

1 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)敏感性分析計(jì)算方法

邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs與各影響因子存在一定關(guān)系，本次主要考慮的影響因子有邊坡高度h、邊坡坡率m、土體重度γ、土體黏聚力c、土體內(nèi)摩擦角φ和地下水位hw。所以邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可表示為：

3 結(jié)論

邊坡高度、坡率、土體重度和地下水位與邊坡穩(wěn)定性系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明這些參數(shù)越大，邊坡穩(wěn)定性降低;而土體黏聚力和內(nèi)摩擦角變大，邊坡穩(wěn)定性增強(qiáng)。

邊坡穩(wěn)定性的影響因子敏感程度排序：內(nèi)摩擦角>黏聚力>坡率>坡高>地下水位>重度。

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